Регуляторная последовательность
Регуляторная последовательность представляет собой сегмент молекулы нуклеиновой кислоты , который способен увеличивать или уменьшать экспрессию определенных генов в организме. Регуляция экспрессии генов является существенной особенностью всех живых организмов и вирусов.
В ДНК регуляция экспрессии генов обычно происходит на уровне биосинтеза РНК ( транскрипции ). Это достигается за счет специфичного к последовательности связывания белков ( факторов транскрипции ), которые активируют или ингибируют транскрипцию. Факторы транскрипции могут действовать как активаторы , репрессоры или и то, и другое. Репрессоры часто действуют, препятствуя образованию РНК-полимеразой продуктивного комплекса с областью инициации транскрипции ( промотором ).), а активаторы способствуют формированию продуктивного комплекса. Кроме того, было показано, что мотивы ДНК предсказывают эпигеномные модификации, что позволяет предположить, что факторы транскрипции играют роль в регуляции эпигенома . [2]
В РНК регуляция может происходить на уровне биосинтеза белка ( трансляции ), расщепления РНК, сплайсинга РНК или терминации транскрипции. Регуляторные последовательности часто связаны с молекулами информационной РНК (мРНК), где они используются для контроля биогенеза или трансляции мРНК. Различные биологические молекулы могут связываться с РНК для выполнения этой регуляции, включая белки (например, трансляционные репрессоры и факторы сплайсинга), другие молекулы РНК (например, микроРНК ) и малые молекулы , в случае рибопереключателей .
Регуляторная последовательность ДНК не регулирует, если она не активирована. Различные регуляторные последовательности активируются, а затем осуществляют свою регуляцию с помощью различных механизмов.
Экспрессия генов у млекопитающих может повышаться, когда сигналы передаются на промоторы, связанные с генами. Цис -регуляторные последовательности ДНК , расположенные в областях ДНК, удаленных от промоторов генов, могут оказывать очень большое влияние на экспрессию генов, при этом некоторые гены подвергаются до 100-кратному увеличению экспрессии благодаря такой цис -регуляторной последовательности. [3] Эти цис -регуляторные последовательности включают энхансеры , сайленсеры , инсуляторы и связывающие элементы. [4] Среди этого созвездия последовательностей энхансеры и связанные с ними белки фактора транскрипциииграют ведущую роль в регуляции экспрессии генов. [5]
Энхансеры представляют собой последовательности генома, которые являются основными элементами, регулирующими гены. Энхансеры контролируют программы экспрессии генов, специфичных для клеточного типа, чаще всего путем циклического прохождения на большие расстояния, чтобы оказаться в физической близости с промоторами их генов-мишеней. [6] При исследовании нейронов коры головного мозга было обнаружено 24 937 петель, несущих энхансеры к промоторам. [3] Множественные энхансеры, каждый из которых часто находится на расстоянии десятков или сотен тысяч нуклеотидов от своих генов-мишеней, соединяются петлей с промоторами своих генов-мишеней и координируются друг с другом, чтобы контролировать экспрессию их общего гена-мишени. [6]
